Методики оценки и обеспечения устойчивости к электростатическому разряду цепей электропитания радиоэлектронных устройств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Дроздова Анастасия Александровна

• Дроздова Анастасия Александровна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Дроздова Анастасия Александровна

ВВЕДЕНИЕ

1 СУЩЕСТВУЮЩИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО РАЗРЯДА НА ЭЛЕМЕНТЫ

РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

1. 1 Влияние электростатического разряда на элементы критичных

радиоэлектронных устройств

1.1.1 Возникновение электростатического разряда в космическом аппарате

1.1.2 Влияние электростатического разряда на элементы и систему электропитания космического аппарата

1.2 Модели и методики оценки воздействия электростатического разряда

на радиоэлектронные устройства

1.2.1 Модели воздействия электростатического разряда

1.2.2 Модели, определяющие форму тока электростатического разряда

1.2.3 Схемотехнические модели имитатора электростатического разряда

1.2.4 Методики оценки воздействия электростатического разряда

1.3 Метод ослабления импульсных помех многозонным регулированием

1.4 Цель и задачи исследования

2 МОДЕЛИ И МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ВОСПРИИМЧИВОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО РАЗРЯДА

2.1 Модели и методика оценки восприимчивости электронных компонентов

при воздействии контактного электростатического разряда

2.1.1 Модели и методика оценки восприимчивости транзисторов

на печатной плате к электростатическому разряду

2.1.2 Верификация и валидация моделей электронных компонентов

при контактном воздействии электростатического разряда

2.2 Модели для оценки восприимчивости электронных компонентов

к воздействию электромагнитного излучения электростатического разряда

2.2.1 Модели тока и напряжения, наведенных на электронный компонент

при воздействии электромагнитного излучения электростатического разряда

2.2.2 Верификация и валидация моделей тока и напряжения, наведенных на электронный компонент при воздействии электромагнитного излучения электростатического разряда

2.3 Основные результаты раздела

3 МЕТОДИКА ЛОКАЛИЗАЦИИ И СПОСОБ ОСЛАБЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ

ПОМЕХ В ЦЕПЯХ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

3. 1 Помехозащищенная силовая шина электропитания

3.2 Методика для анализа и локализации экстремумов воздействия

электростатического разряда на линию электропередачи

3.2.1 Модели и методика локализации экстремумов воздействия

электростатического разряда на линию электропередачи

3.2.2 Верификация моделей и методики для анализа и локализации экстремумов воздействия электростатического разряда на линию

электропередачи

3.3 Способ ослабления кондуктивных импульсных помех с использованием многозонного регулирования в конверторах и линиях электропередачи

3.3.1 Модель для вычисления параметров выходных фильтров систем электропитания с многозонным регулированием

3.3.2 Апробация способа ослабления кондуктивных помех на выходном

фильтре конвертора с многозонным регулированием

3.3.3 Влияние дестабилизирующего воздействия на параметры конверторов

в цепях электропитания

3.4 Основные результаты раздела

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методики оценки и обеспечения устойчивости к электростатическому разряду цепей электропитания радиоэлектронных устройств»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Стремительное освоение космического пространства ужесточает существующие и предъявляет новые требования к современным космическим аппаратам (КА). Повышение помехоустойчивости и надежности КА позволяет увеличить срок их активного существования, чему препятствует электризация КА. По статистике выходов из строя и нарушений в работе КА свыше 60% их связано с воздействием электростатического разряда (ЭСР). Особо восприимчивы к ЭСР полупроводниковые приборы, воздействие на которые может привести к различным изменениям в их внутренней структуре (выгорание проводника, плавление металлизации, пробой диэлектрика и пр.). Критичной внештатной ситуацией при эксплуатации КА является отказ системы электропитания (СЭП), например, вызванный перенапряжением при попадании токов ЭСР на входы приборов бортовых радиоэлектронных устройств (РЭУ). Контактное или воздушное воздействие ЭСР способствует этому, вызывая скрытые повреждения, катастрофические и параметрические отказы, нарушающие работоспособность бортовых РЭУ КА.

Степень разработанности темы. В решение задач, связанных с ЭСР, большой вклад внесли российские ученые и специалисты: Кириллов В.Ю. и Соколов А.Б. - разработка методов и средств для испытаний бортовых РЭУ на воздействие ЭСР, Кечиев Л.Н. - анализ электромагнитных помех (ЭМП), генерируемых ЭСР, и методы защиты от его воздействия, Пожидаев Е.Д. и Кузнецов В.В. - анализ воздействия ЭСР на полупроводниковые устройства, Гизатуллин З.М. - разработка методов и моделей для анализа воздействия ЭСР на функционирование печатных плат (ПП) РЭУ. Существенен вклад зарубежных авторов Pommerenke D. и Wank K. - моделирование и проектирование генераторов ЭСР и устройств защиты от его воздействия, а также Wang A. и Кег M.-V. - разработка устройств защиты от ЭСР. Несмотря на ряд исследований по защите от ЭСР, оценка и обеспечение устойчивости цепей электропитания РЭУ к этому виду воздействия изучены мало.

Цель работы - разработать методики оценки и обеспечения устойчивости к ЭСР цепей электропитания РЭУ. Для её достижения надо решить следующие задачи:

1. Разработать модели и методику оценки восприимчивости электронных компонентов к воздействию контактного ЭСР.

2. Разработать модели оценки восприимчивости электронных компонентов к воздействию электромагнитного излучения, создаваемого ЭСР.

3. Разработать модель и методику для анализа и локализации импульсных помех в цепях электропитания РЭУ.

4. Разработать модель и способ ослабления импульсных помех в цепях электропитания с многозонным регулированием.

Научная новизна

1. Предложена методика оценки восприимчивости транзисторов к контактному воздействию электростатического разряда, отличающаяся учетом ёмкостей межсоединений печатных проводников и посадочного места.

2. Разработана модель взаимовлияния экранированной и микрополосковой линий передачи, отличающаяся использованием в замкнутой форме аналитических выражений для вычисления токов и напряжений, наведенных на микрополосковую линию передачи в ТЕМ-камере при воздействии на её вход различных сигналов.

3. Разработана модель силовой шины электропитания с проводными отводами, отличающаяся её применимостью для локализации максимума и оценки амплитуды напряжения электростатического разряда вдоль шины.

4. Предложен конвертор с многозонным регулированием выходного напряжения, отличающийся использованием не менее двух инверторов, один из которых формирует нерегулируемую, а второй - регулируемую импульсную составляющие напряжений на входе £С-фильтра.

Теоретическая значимость

1. Усовершенствованные модели транзистора позволяют учесть паразитные параметры его межсоединений на печатной плате при моделировании воздействия электростатического разряда.

2. Аналитическая модель позволяет вычислить формы тока и напряжения, наведенные на испытуемый объект при воздействии различных испытательных сигналов на вход ТЕМ-камеры.

3. Конвертор с многозонным регулированием позволяет снизить импульсные помехи входного и выходного фильтров и повысить качество выходного напряжения при минимальных массогабаритных показателях.

Практическая значимость

1. Разработанные модели и методика оценки электрических параметров силовых транзисторов к воздействию электростатического разряда позволяют на этапе проектирования оценить восприимчивость транзисторов к воздействию электростатического разряда с учётом паразитных параметров печатных плат цепей электропитания.

2. Предложенная модель анализа взаимовлияния микрополосковой линии и центрального проводника ТЕМ-камеры позволяет рассчитать наведённые токи и напряжения

во временной области при воздействии импульсных и непрерывных испытательных сигналов на центральный проводник камеры.

3. Разработанная модель силовой шины электропитания с проводными отводами позволяет оценить амплитуды напряжения электростатического разряда вдоль силовой шины электропитания и оптимизировать её конструкцию для предотвращения пробоя изолятора.

4. Предложенная модель конвертора с многозонным регулированием выходного напряжения позволяет уменьшить размер и массу входных и выходных электрических фильтров с сохранением качества выходного напряжения.

5. Результаты использованы в 4 НИР, 2 предприятиях (АО «РЕШЕТНЕВ», НИИ АЭМ) и учебном процессе ТУСУРа (четыре акта внедрения).

Положения, выносимые на защиту

1. Предложенная методика оценки восприимчивости транзисторов к воздействию контактного электростатического разряда позволяет вычислить с отклонением не более 2% от результатов измерений пробой подзатворного диэлектрика транзистора на печатной плате.

2. Аналитическая модель в замкнутой форме для анализа взаимовлияния микрополосковой линии и центрального проводника ТЕМ-камеры позволяет оценить с отклонением до 25% от результатов измерений амплитуду тока и напряжения, наведенных на микрополосковую линию при воздействии на центральный проводник ТЕМ-камеры различных сигналов.

3. Модель силовой шины электропитания с проводными отводами позволяет выявить максимум напряжения импульсных кондуктивных помех для различных форм поперечного сечения силовой шины электропитания.

4. Использование конвертора с многозонным регулированием выходного напряжения на базе двух инверторов позволит уменьшить в 1,5 раза индуктивность и ёмкость LC-фильтра и пульсации тока и напряжения на элементах входного и выходного электрических фильтров.

Методология и методы исследования. В работе использованы численное моделирование методами моментов и конечных разностей и элементов, а также лабораторный эксперимент.

Достоверность результатов. Результаты апробированы на конференциях, а достоверность основана на согласованности результатов аналитического и численного вычислений с результатами измерений лабораторных макетов.

Использование результатов

1. ПНИ «Теоретические и экспериментальные исследования по синтезу оптимальной сети высоковольтного электропитания для космических аппаратов» по проекту ФЦП

«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы», соглашение о предоставлении субсидии от 26.09.2017 г. №14.574.21.0172, 2017-2020 гг.

2. НИР «Моделирование распространения сверхкоротких импульсов в многопроводных линиях передачи для решения задач проектирования радиоэлектронной аппаратуры с учётом электромагнитной совместимости», грант РФФИ 19-37-51017 Научное наставничество, 2020-2021 гг.

3. Проект «Теоретические основы создания перспективных систем автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры, работающей в экстремальных условиях», государственное задание FEWM-2022-0001, 2022-2024 гг.

4. НИР «Влияние температуры и влажности на взаимодействие рецепторов и источников электромагнитного излучения вблизи произвольно расположенных и частично замкнутых электромагнитных барьеров», грант РНФ №19-79-10162, 2019-2021 гг.

5. НИР «Влияние температуры и влажности на взаимодействие рецепторов и источников электромагнитного излучения вблизи произвольно расположенных и частично замкнутых электромагнитных барьеров», грант РНФ №19-79-10162-П, 2022-2024 гг.

6. НИР «Исследование систем электропитания постоянного и переменного тока телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов с многозонным регулированием выходных параметров», грант РНФ № 23-29-0403, 2023-2024 гг.

7. Приоритет-2030. Подпроект №25a «Комплекс программ для проектирования лёгких помехозащищённых силовых шин электропитания перспективных космических аппаратов» в рамках стратегического проекта № 3 «Науки о космосе и инжиниринг», 2023 г.

8. Учебный процесс радиотехнического факультета ТУСУРа (бакалавриат, магистратура).

Личный вклад. Все результаты работы получены автором лично или при непосредственном его участии. Постановка цели работы, формулировка задач исследования, обработка и интерпретация результатов выполнены с научным руководителем. Часть результатов по экспериментальному исследованию получена совместно с Николаевым И.И. и Семенюком В.А. Результаты по многозонному регулированию получены совместно с Авдзейко В.И.

Апробация результатов. Результаты докладывались и представлялись в материалах следующих симпозиумов и конференций: Межд. науч.-техн. конф. студ., асп. и мол. уч. «Научная сессия ТУСУР», г. Томск, 2020-2022 гг.; Межд. науч.-прак. конф. «Электронные средства и системы управления», г. Томск, 2020 г.; Int. Siberian Conf. on Control and Communications (SIBCON), г. Томск, 2022 г.; Int. Conf. of Young Professionals in Electron

Devices and Materials (EDM), Республика Алтай, 2023, 2024 гг.; Int. Conf. on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), Сочи, 2024 г.

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 29 работах (3 без соавторов).

Тип публикации Количество

Статья в журналах из перечня ВАК 6

Доклад в трудах конференций, индексируемых WoS и Scopus 8

Доклад и тезисы в трудах отечественных конференций 12

Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 1

Патент на изобретение 2

ИТОГО: 29

Структура и объём диссертации. В состав диссертации входят введение, 3 главы, заключение, список использованной литературы из 142 наименований, 3 приложения. Объём диссертации - 145 с., в т.ч. 93 рисунка и 23 таблицы.

Краткое содержание работы. Во введении представлена краткая характеристика работы. В разделе 1 обоснована актуальность защиты РЭУ от ЭСР, приведены модели и методики воздействия ЭСР, применяемые при проектировании РЭУ, а также методики экспериментального воздействия ЭСР и ослабления импульсных помех многозонным регулированием (МР). В разделе 2 представлены результаты разработки моделей и методик оценки восприимчивости электронных компонентов (ЭК) при воздействии контактного ЭСР и электромагнитного излучения (ЭМИ), генерируемого им. Представлены результаты верификации и валидации моделей. В разделе 3 представлены модель для анализа и локализации воздействия ЭСР на линию электропередачи, а также способ ослабления кондуктивных импульсных помех с использованием МР. В Приложении А приведены копии актов о внедрении результатов диссертационной работы, в Приложении Б - копии охранных документов на результат интеллектуальной деятельности, а в приложении В - копии документов об индивидуальных достижениях.

1 СУЩЕСТВУЮЩИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО РАЗРЯДА НА ЭЛЕМЕНТЫ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

1.1 Влияние электростатического разряда на элементы критичных радиоэлектронных устройств

1.1.1 Возникновение электростатического разряда в космическом аппарате

Находясь на земной орбите и в открытом пространстве, КА подвергаются непрерывному воздействию потоков различного рода частиц. Воздействия факторов космического пространства, например плазмы и солнечного ультрафиолетового излучения, оказывают влияние только на поверхностные слои материалов КА, а другие факторы, например, заряженные частицы высокой энергии, проникают вглубь материалов, а также во внутренние отсеки КА. В большинстве случаев поверхность современных КА на 80-90% покрыта диэлектрическими материалами (терморегулирующие покрытия, защитные стёкла солнечных батарей, различные эмали и другие диэлектрические элементы КА) [1]. В результате взаимодействия материалов и элементов КА с космической плазмой, на их поверхности индуцируется и накапливается заряд. Разные участки поверхности КА могут быть заряжены по-разному из-за различных условий воздействия внешних факторов и электрофизических свойств материалов, что приводит к появлению разности потенциалов. В одних случаях она пренебрежительно мала (десятки вольт), в других достигает десятков киловольт, а при критической разности потенциалов происходит ЭСР между частями КА, который, в зависимости от местоположения и параметров самого импульса, может приводить к сбоям и повреждениям бортовых РЭУ КА [2]. ЭСР может возникнуть между различными частями КА, как во внешней оболочке, так и между выводами компонентов. В настоящее время проблема внешней электризации решается на уровне конструирования [2], а внутренней - решена не полностью и является одной из причин повреждений РЭУ КА при возникновении ЭСР. Фактически, ЭСР, вызванный естественной космической средой, представляет собой серьёзную угрозу для систем КА. При этом внутренний ЭСР, возникающий в результате накопления электрического заряда внутри КА из-за проникновения электронов высокой энергии, потенциально более опасен, чем ЭСР, возникающий на открытых диэлектрических поверхностях. Вероятность возникновения ЭСР вблизи чувствительных цепей или внутри кабелей выше, что имеет более пагубный эффект. Считается, что внутренние эффекты заряд-разряда вызывают большую часть аномалий на КА [3-5]. Электроны с энергией выше 1 МэВ проникают внутрь корпуса КА и накапливаются на поверхностях диэлектриков, в т.ч. на электронных схемах [6, 7]. В

результате возникновение ЭСР в непосредственной близости или в электронных схемах КА может привести к сбою или его утрате.

Особо сильно воздействию ЭСР подвержены полупроводниковые приборы [8-11]. Контактное воздействие ЭСР на полупроводник может привести к различным изменениям в его внутренней структуре (выгорание проводника, плавление металлизации, пробой диэлектрика и пр.), которые могут вызвать различные виды обратимых и необратимых отказов [12]. При этом, надёжность РЭУ, содержащих полупроводниковые приборы, в целом зависит от устойчивости компонентов к воздействию ЭСР, а увеличение степени интеграции и миниатюризации ЭК РЭУ приводит к повышению их чувствительности к ЭСР [13]. Из статистических данных [13] по отказам ЭК, примерно половина (47%) из них вызвана воздействием ЭСР. Другая половина связана с качеством ЭК (30%), особенностями их применения (13%), влажностью и температурой воздуха при их эксплуатации (10%). При этом электризация является одной из проблем обеспечения надёжности КА [14]. Статистика выхода из строя или нарушения работы КА показывает, что 64% связанно с воздействием ЭСР [15]. Так, анализ воздействия ЭСР на интегральные схемы (ИС) показал, что у 90% ИС повреждены внутренние р-п переходы транзисторов, а у 10% разрушена металлизация, тогда как пробой диэлектрика происходил у 27% ИС [16]. Существенно влияет ЭСР на микроконтроллер (МК), вызывая более 10 видов его отказов (выключение, перезапуск, перезапись и считывание неправильных кодов и т.д.), основной причиной которых являются импульсные помехи, наведённые на проводники 1111 [17]. Так, последовательное воздействие импульсов ЭСР амплитудой 6,4 кВ вызывает отказ у 33,4% МК, а 6,5 кВ - 100% [18].

Устойчивость РЭУ к воздействию ЭСР, в основном, определяется при их проектировании. Так, например, некорректное проектирование ПП может серьёзно влиять на производительность РЭУ, которая существенно зависит от паразитных параметров ЭК. При этом неучёт паразитных параметров при воздействии ЭСР может привести к серьёзным последствиям и оказать негативное влияние на работу РЭУ, вплоть до его полного отказа [19]. Поэтому измерения электрических параметров компонентов РЭУ проводят, учитывая паразитные индуктивные и ёмкостные связи. Последняя может проявляться между электродами компонента со слоем припоя на посадочном месте, что особенно критично при работе РЭУ на высоких частотах [20]. Некорректный учёт ёмкостных связей проводников и посадочных мест ЭК, расположенных на ПП, может привести к серьёзным последствиям и негативно влиять на работу РЭУ в целом [21]. Так, в [22] показано, что увеличение ёмкости посадочного места ПАВ-фильтра приводит к добавлению паразитных резонансов и полос пропускания фильтра на высоких частотах. Кроме того, анализ геометрических размеров посадочного места конденсатора показал, что рост толщины слоя припоя уменьшает

амплитуду пиковых значений плотности тока и его температуры [23]. Связь между напряжением ЭСР, при котором происходит пробой подзатворного диэлектрика полевого транзистора (ПТ) и ёмкостью 1111 установлена в [24, 25]. Выявлено, что увеличение ёмкости 1111 уменьшает напряжение ЭСР, при котором происходит пробой подзатворного диэлектрика. Моделирование воздействия ЭСР на электроды силовых МОП-транзисторов показало, что пробой диэлектрика транзистора при воздействии ЭСР зависит от ёмкостей затвор-исток и затвор-сток [54]. Транзисторы описываются различными математическими моделями. Так, ПТ в основном описывается моделью Шихмана-Ходжеса [26], а биполярный (БТ) - Гуммеля-Пуна [27]. При этом на быстродействие транзисторов существенно влияют паразитные ёмкости контактных площадок, областей перекрытия каналов и переходных отверстий ПП [28]. Например, ПП, заряженная до потенциала 100 В, с последующим воздействием ЭСР, может привести к серьёзным последствиям и оказать негативное влияние на работу компонента, вплоть до его полного отказа [29]. Влияние ёмкости ПП (Спп) на напряжение затвор-исток и, соответственно, на отказы, связанные с пробоем транзистора при воздействии ЭСР по модели заряженной ПП, в настоящее время активно исследуется. В [24] выявлено, что рост Спп уменьшает воздействующее напряжение, при котором происходит пробой подзатворного диэлектрика транзистора. Поэтому при проектировании РЭУ важно учитывать всевозможные изменения геометрических и электрофизических параметров межсоединений ПП, непосредственное влияющих на их взаимные электромагнитные связи.

1.1.2 Влияние электростатического разряда на элементы и систему электропитания космического аппарата

Статистика отказов КА [30, 31] показывает, что частыми внештатными ситуациями в ходе их эксплуатации являются отказы системы электропитания (СЭП). Виды отказов КА [32] за 2007-2017 гг. представлены в таблице 1.1. Согласно [33] отказы КА на геостационарной орбите, вызванные ЭСР, составляют свыше 54%. ЭСР, возникающий в солнечной батарее, приводит к нежелательным последствиям, таким как разрушение поверхностных материалов, оптических и терморегулирующих покрытий, стекол [34]. Также, наиболее опасное воздействие ЭСР оказывает на бортовую кабельную сеть КА, в которой возникают наводки и электрические перенапряжения, попадая на входы блоков РЭУ, вызывая скрытые повреждения (расплавление металлизации и проводников, повреждение перехода, пробой и т.п.) и даже катастрофические или параметрические отказы, которые выводят из строя ЭК и бортовые РЭУ в целом.

Таблица 1.1 - Виды отказов КА [32]

Место отказа Фатальный отказ Частичный отказ Парированный отказ/сбой Всего

Радиоаппаратура 20 11 0 31

Программные средства 3 2 16 21

Системы электроснабжения 15 3 2 20

Механическая неисправность 5 8 2 15

Аппаратные средства 3 0 3 6

Гироскопические устройства 0 2 3 5

Двигательная установка 2 2 0 4

Всего 48 28 26 102

Моделирование электрической схемы СЭП КА при ЭСР на неэкранированную шину кабеля солнечной батареи [35] показало превышение допустимых напряжений и токов на компонентах РЭУ энергопреобразующего комплекса. Так, экстремумы переходных процессов (от минус 2,4 кВ до +1,2 кВ) наблюдались при ЭСР на неэкранированную положительную шину, при этом ток достигал 118 А. Моделирование воздействия ЭСР на силовые цепи электропитания КА (солнечная батарея, бортовая кабельная сеть, энергопреобразующий компонент) показало, что реальные образцы демонстрируют в полёте работу без сбоев и деградаций, но амплитуды тока и напряжения на элементах в силовых цепях существенно превышают допустимые пределы для обеспечения их нормальной работы.

Исследование ЭСР на коаксиальный кабель [ 1 ] показало, что воздействие ЭСР в экран кабеля потенциально может быть намного опаснее, чем ЭСР, проходящий по внутреннему проводнику, особенно если частота разряда высока. Эксперимент по влиянию ЭСР на неэкранированный и экранированный коаксиальные кабели [36] показал, что экранирование кабелей улучшает их функциональность, но не исключает полностью вероятность их повреждения ЭСР. В результате, использование диэлектриков с высоким удельным сопротивлением приводит к росту времени воздействия ЭСР на их поверхности, что ведет к увеличению риска ЭСР.

Силовая шина электропитания (СШЭП) является одним из важных компонентов бортовой кабельной сети, от которой зависит существование КА, поскольку СШЭП не резервируется, но электрически связывает жизненно важные системы КА. Следовательно, восприимчивость СШЭП к воздействию ЭСР является одним из самых важных испытаний. В основном, СШЭП изготавливают с прямоугольным поперечным сечением, так как это является наиболее простым и известным конструкторским решением, но также исследуются различные формы поперечного сечения СШЭП [37]. Часто шина (рисунок 1.1а) состоит из двух параллельных электропроводящих пластин 1 с требуемым удельным электрическим

сопротивлением (р), толщиной (/), шириной (^), длиной (/) и расстоянием между ними разделенных диэлектрическим материалом 2 с относительной диэлектрической (ег) и магнитной (^г) проницаемостями и проводимостью (о) [38].

Преимущество коаксиальной формы поперечного сечения основы СШЭП определено рядом достоинств по сравнению с прямоугольной [39]. Так, коаксиальная СШЭП может содержать набор из ^-трубок, вложенных друг в друга, каждая из которых может являться фазой питания (рисунок 1.1 б) [40]. Особенностью данной конструкции является отсутствие результирующего магнитного поля в СШЭП, а также малые индуктивности и потери, высокая механическая прочность в случае токов короткого замыкания и малое влияние вихревого тока и эффекта близости. Подобные конструкции состоят из двух и более проводников 1 с заданным р, разделенных изолятором 2 в виде диэлектрического материала с заданными £г и tg8. Основными геометрическими параметрами СШЭП с коаксиальной формой поперечного сечения являются диаметр (В) проводников и толщина изолятора (К), расположенного между ними (рисунок 1.1 б).

Конструкция спиральной в поперечном сечении линии передачи (ЛП) [41] имеет ряд преимуществ перед другими. Прежде всего, энергия может быть эффективно распределена по большей части площади ЛП. Аналитическая модель для вычисления геометрических и электрических параметров спиральной СШЭП предложена в [42]. Она получена в результате сворачивания двух электропроводящих пластин 1 с заданным р, разделенных изолятором 2 в виде диэлектрического материала с заданными £г и tg8. Геометрическими параметрами основы спиральной СШЭП являются толщина / и начальный радиус г проводников, а также w изолятора, расположенного между ними (рисунок 1.1 в). Сворачивание пластин позволяет получить компактную конструкцию СШЭП с малой погонной индуктивностью и высокой погонной ёмкостью. Уменьшение индуктивности достигается за счет взаимных магнитных полей, создаваемых при протекании тока по двум свёрнутым электропроводящим пластинам.

Поскольку поперечные сечения СШЭП могут быть разными, то при воздействии ЭСР на поверхности СШЭП могут протекать токи разной амплитуды. В результате, пробой

в

Рисунок 1.1 - Общий вид СШЭП (а), поперечные сечения коаксиальной (б) и спиральной (в) СШЭП

диэлектрика может проявляться по-разному. Выявление и локализация максимумов амплитуды ЭСР важны, поскольку полезны при прогнозировании мест пробоя изолятора, чтобы своевременно принять меры по их устранению. Одним из возможных решений для увеличения надежности СШЭП является применение дополнительных изоляционных материалов и увеличение их толщины, что непосредственно влияет на массу и габариты конструкции. Также применение коаксиальной или спиральной СШЭП повысит стабильность цепей электропитания за счёт минимизации паразитной индуктивности (X).

1.2 Модели и методики оценки воздействия электростатического разряда на радиоэлектронные устройства

1.2.1 Модели воздействия электростатического разряда

Здесь представлены модели и методики оценки воздействия ЭСР, применяемые при проектировании на этапах моделирования и испытания РЭУ. Представлены аналитические модели, определяющие форму тока ЭСР, схемотехнические модели имитатора ЭСР, методики экспериментального воздействия.

В настоящее время стандартизированы три основные формы тока для исследования устойчивости к воздействию ЭСР: модель человеческого тела (МЧТ) [43], механическая модель (ММ) [44] и модель заряженного устройства (МЗУ) [45]. Также, разрабатываются другие модели, описывающие форму тока ЭСР, например, модель заряженной ПП (МЗПП) [46] и модель заряженного кабеля (МЗК) [47-49]. Между тем, наиболее широко распространена МЧТ [43], имитирующая разряд на испытуемый объект (ИО) от конца пальца человека. Упрощённая модель ЭСР [50], реализующая МЧТ, представлена на рисунке 1.2а. Схема содержит источник высоковольтного напряжения (Е1), зарядный (К1) и разрядный (К2) ключи, резисторы Яз = 50-100 МОм и Яр = 330 0м±10%, конденсатор С =150 пФ±10% и ИО.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дроздова Анастасия Александровна, 2024 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Кириллов А.А. Система определения степени электронизации КА «Фотон-М» / А.А. Кирилов, Н.Я. Богоявлеский // Актуальные проблемы радиоэлектроники. -2002. - С. 51-58.

2. Mulville D.R. Avoiding problems caused by spacecraft on-orbit internal charging effects // NASA Technical Handbook. - 1999. - Vol. 4002. - P. 1-45.

3. Leach R.D. Failures and anomalies attributed to spacecraft charging / M.B. Alexander, R.D. Leach // NASA reference publication 1375. - 1995. - 23 p.

4. Sheldon D.J. Electronic failures in spacecraft environments // IEEE Int. Reliability Physics Symp. - 2010. - С. 759-762.

5. Скоробогатов П.К. Аддитивные эффекты в СБИС космического применения при воздействии серии импульсов напряжения и закон Аррениуса / К.А. Епифанцев, Н.С. Дятлов, П.К. Скоробогатов // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. - 2017. - №1(4). - С. 71-77.

6. Белик Г.А. Внутренняя электризация бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов / А.Е. Абрамешин, В.С. Саенко, Г.А. Белик // Технологии электромагнитной совместимости. - 2012. - №. 3(42). - С. 5-16.

7. Иванов В.А. Внутренняя электризация диэлектрических элементов электрорадиоизделий - трудно прогнозируемый фактор воздействия космической среды на бортовые приборы / Е.П. Морозов, В.А. Иванов // Космонавтика и ракетостроение. - 2012. - №. 1. - С. 129-141.

8. Горлов М.И. Воздействие электростатических зарядов на изделие полупроводниковой электроники и радиоэлектронной аппаратуры / М.И. Горлов, А.В. Андреев, И.В. Воронцов // Воронеж: Изд. Воронежского государственного университета. -1997. - 160 с.

9. Tan Z.L. Investigation on ESD EMP damage effects of electronic components / Z.L. Tan, Z.Y Xiang, B. Xu et al // 5th Asia-Pacific Conference on Environmental Electromagnetics. -2009. - P. 89-92.

10. Liu Y. Analysis of indium-zinc-oxide thin-film transistors under electrostatic discharge stress / Y. Liu, R. Chen, B. Li et al // IEEE Trans. on Electron Devices. - 2017. - Vol. 65, no. 1. - P. 356-360.

11. Дроздова А.А. Воздействие электростатического разряда на транзистор с учётом ёмкости посадочного места / А.А. Дроздова, И.И. Николаев, М.Е. Комнатнов //

Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС) . -2022. - №2. - С. 47-52.

12. Кечиев Л.Н. Защита электронных средств от воздействия статического электричества / Л.Н. Кечиев, Е.Д. Пожидаев // М.:Издательский дом «Технологии». - 2005. - 352 с.

13. Lin N. Evolution of ESD process capability in future electronic industry / N. Lin, Y. Liang, P. Wang et al // 15th Int. Conf. on Electronic Packaging Technology. - Chengdu, China, 2014. - P. 1556-1560.

14. Иванов В.А. Модельные и стендовые исследования электризации космических аппаратов / В.А. Иванов, В.Ю. Кирилов, Е.П. Морозов // М.: Издательство МАИ. -2012. - 168 с.

15. Комнатнов М.Е. О совместных климатических и электромагнитных испытаниях радиоэлектронной аппаратуры / М.Е. Комнатнов, Т.Р. Газизов // Доклады ТУСУР. -2014. - №. 4(34). - С. 39-45.

16. Горлов М. И. Статическое электричество и полупроводниковая электроника // Природа. - 2006. - С. 27-36.

17. Zhang X. Study on effect experiment of ESD EMP to single chip microcontroller / X. Zhang, Z. Wu, X. Song et al // IEEE Int. Symp. on Microwave, Antenna, Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications. -2005. - Vol. 1. - P. 631-634.

18. Алексеев В.Ф. Методика испытания микроконтроллеров на чувствительность к электростатическим разрядам / В.Ф. Алексеев, Н.И. Силков, Г.А. Пискун, А.Н. Пикулик // Электроника, радиофизика, радиотехника, информатика. - 2011. -№5(59). - С. 5-11.

19. White paper 2: A case for lowering component level CDM ESD specifications and requirements, industry council on ESD target levels. Industry Council on ESD Target Levels Revision 2.0. - 2010. - 173 p.

20. Калимулин И.Ф. Коэффициент передачи LC-фильтра с учётом паразитных параметоров компонентов и элементов монтажа печатной платы бортовой аппаратуры космического аппарата // 11-ая международная конференция Авиация и космонавтика. - 2012. - С. 269-270.

21. Комнатнов М.Е. Предварительный анализ причин аномальной работы автогенератора Пирса / М.Е. Комнатнов, М.И. Почуев // Науч.-техн. конф. молодых специалистов ОАО «ИСС». - 2014. - С. 90-92.

22. Калимулин И.Ф. Совместный учёт паразитных параметров компонентов и монтажа при вычислении частотных характеристик пассивных цепей бортовой аппаратуры

космических аппаратов / И.Ф. Калимулин, Т.Р. Газизов, А.М. Заболоцкий, О.М. Кузнецова-Таджибаева // Доклады ТУСУР. - 2014. - № 3 (33). - С. 27-35.

23. Zhao Z. The numerical investigation of influence for shape-parameters to the current carrying capacity of solder joints in the CuCGA / Z. Zhao Y. Liu, K. Jia et al // 17th International Conference on Electronic Packaging Technology. - Wuhan, China, 2016. -Р. 656-660.

24. Константинов Ю.А. Компьютерное моделирование воздействия электростатических разрядов на мощные МОП-транзисторы с учетом влияния ёмкости печатной платы / Ю.А. Константинов, Е.С. Горланов, Е.Д. Пожидаев и другие // Системный администратор. - 2018. - №. 9. - С. 84-89.

25. Konstantinov U.A. Investigation of electrostatic discharge effect on high-power MOSFET-transistors considering the influence of PCB / U.A. Konstantinov, E.D. Pozhidaev, S.R. Tumkovskiy // Int. Seminar on Electron Devices Design and Production (SED). -Prague, Czech Republic, 2019. - P. 1-4.

26. Shichman H. Modeling and simulation of insulated-gate field-effect transistor switching circuits / H. Shichman, D.A. Hodges // IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 1968. -Vol. 3, No. 3. - P. 285-289.

27. Gummel H.K. An integral charge control model of bipolar transistors / H.K. Gummel, H.C. Poon // Bell System Technical Journal. - 1970. - Vol. 49, No. 5. - P. 827-852.

28. Структуры интегральных МОП-транзисторов. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://helpiks.org/7-69025.html, свободный (дата обращения 22.06.2023).

29. White paper 2: A case for lowering component level CDM ESD specifications and requirements, industry council on ESD target levels. - 2010. - 173 p.

30. Соколов А.Б. Моделирование изменений радиационной электропроводности полимеров внешней поверхности космических аппаратов при воздействии факторов космического пространства / В.С. Саенко, А.Б. Соколов // Технологии электромагнитной совместимости. -2008. - № 2(25). - С. 9-11.

31. Акишин А.И. Воздействие электрических разрядов на солнечные батареи ИСЗ // Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ. - 2008. - №. 4. - С. 68-71.

32. Воруничев Д.С. Металлографический анализ при обеспечении качества производства многослойных печатных плат с межслойными соединениями в составле радиоэлектронных систем / Д.С. Воруничев, Э.А. Засовин // Радиотехника и радиоэлектроника. - 2019. - №. 2(64). - С. 206-210.

33. Fennell J.F. Spacecraft charging: Observations and relationship to satellite anomalies / J.F. Fennell, H.C. Koons, J.L. Roeder et al // Spacecraft charging technology. - 2001. -Vol. 476. - P. 279.

34. Ferguson D.C. Low Earth orbit spacecraft charging design guidelines / D.C. Ferguson, G.B. Hillard // Proceedings of the 8th Spacecraft Charging Technology Conference, NASA Marshall Space Flight Center. - Huntsville, USA. - 2003. - P. 20-24.

35. Почебут Д.В. Моделирование работы электрической схемы системы электропитания космического аппарата для проведения расчетов переходных процессов токов и напряжений при воздействии электростатического разряда / Д.В. Почебут, П.В. Киселев // Исследования наукограда.- 2014.- №. 2(8).- С. 8-12.

36. Moasa B. Testing equipment to electrostatic discharge. Case study-communication cables / B. Moasa, E. Helerea // Int. Conf. on Applied and Theoretical Electricity. - 2012. - P. 1-6.

37. Ternov S. Influence of the cross-section form of the power bus bar on its parameters / S. Ternov, A.V. Demakov, M.E. Komnatnov // Moskow Workshop on Electronic and Networking Technilogies (NWENT). - 2018. - P. 1-4.

38. Caponet M.C. Low stray inductance bus bar design and construction for good EMC performance in power electronic circuits / M.C. Caponet, F. Profumo, R.W. De Doncker et al // IEEE Trans. on Power Electronics. - 2002. - Vol. 17, no. 2. - P. 225-231.

39. Guichon J.M. Busbar design: How to spare nanohenries? / J.M. Guichon, J. Aimé, J.L. Schanen // Conf. Record of the 2006 IEEE Industry Applications Conference Forty-First IAS Annual Meeting. - 2006. - Vol. 4. - P. 1865-1869.

40. Ehrich M. Electrical properties and magnetic fields of a coaxial bus bar / M. Ehrich, L.O. Fichte, M. Luer // Proc. Asia-Pacific Conf. on Environmental Electromagnetics. -2000. - P. 11-16.

41. Fabbri I. M. The spiral coaxial cable //International Journal of Microwave Science and Technology. - 2015. - Vol. 15, no. 2. - P. 1-18.

42. Komnatnov M.E. Electrical modeling of the spiral bus bar / M.E. Komnatnov, T.R. Gazizov // 21th Int. Conf. of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices. - 2020. - P. 395-399.

43. ГОСТ Р 53734.3.1-2013. Электростатика. Методы моделирования электростатических явлений. Электростатический разряд. Модель человеческого тела.-М.: Стандартинформ. - 2014. - 11 c.

44. ГОСТ Р 53734.3.2-2013 (МЭК 61340-3-2:2006). Электростатика. Методы моделирования электростатических явлений. Электростатический разряд. Модель механического устройства. - М.: Стандартинформ. - 2013. - 11 с.

45. ГОСТ Р 53734.3.3-2016. Методы моделирования электростатический явлений. Электростатический разряд. Модель заряженного устройства. -М.: Стандартинформ. - 2016. - 23 с.

46. Industry Council on ESD Target Levels. White paper 2: A case for lowering component level CDM ESD specifications and requirements, industry council on ESD target levels. Revision 2.0. - 2010. - 173 p.

47. Stadler W. Cable discharges into communication interfaces / W. Stadler, T. Brodbeck, R. Gartner // Electrical Overstress/Electrostatic Discharge Symposium. - Tucson, USA, 2006. - P. 144-151.

48. Chatty K. Model-based guidelines to suppress cable discharge event (CDE) induced latch up in CMOSICs / K. Chatty, P. Cottrell, R. Gauthier et al // Int. Reliability Physics Symposium. Proceedings. - Phoenix, USA, 2004. - P. 130-134.

49. Brennan C.J. Design automation to suppress cable discharge event (CDE) induced latch up in 90-nm CMOSASICs / C.J. Brennan, K. Chatty, J. Sloan et al // Microelectronics Reliability. - 2007. - Vol. 47, no. 7. - P. 1069-1073.

50. ГОСТ Р 51317.4.2-2010 (МЭК 61000-4-2:2008) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний. - М.: Стандартинформ. - 2010. - 26 с.

51. Wang A.Z. On-chip ESD protection for integrated circuits: an overview for IC designers / A.Z. Wang, H.G. Feng, K. Gong // Microelectronics Journal. - 2001. - Vol. 32, no. 9. -P. 733-747.

52. Amerasekera A. ESD in silicon integrated circuits 2nd Ed / E. Amerasekera, C. Duvvury // Physics and operation of ESD protection circuit elements. - 2002. - 421 p.

53. Кузнецов В.В. Экспериментальное исследование формы тока ЭСР при разряде с печатной платой / В.В. Кузнецов, Л.Н. Кечиев, А.Е. Абрамешин // Технологии электромагнитной совместимости. - 2014. - №1(48) . - С. 46-52.

54. Konstantinov U.A. Investigation of electrostatic discharge effect on high-power MOSFET-transistors considering the influence of PCB / U.A. Konstantinov, E.D. Pozhidaev, S.R. Tumkovskiy // Int. Seminar on Electron Devices Design and Production (SED). -Prague, Czech Republic, 2019. - P. 1-4.

55. Kuznetsov V. Charged board model ESD simulation for PCB mounted MOS transistors / V. Kuznetsov, L. Kechiev // IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility. - 2015. -Vol. 57, no. 5. - P. 947-954.

56. Olney A. Real-world charged board model (CBM) failures / A. Olney, B. Gifford, J. Guravage et al // Electrical Overstress/Electrostatic Discharge Symposium. - 2003. -P. 1-10.

57. Гизатуллин Р.М. Помехоустойчивость и информационная безопасность вычислительной техники при электромагнитных воздействиях по сети электропитания / Р.М. Гизатуллин, З.М. Гизатуллин // Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та. - 2014. - 142 с.

58. Gizatullin Z.M. Investigation of the immunity of computer equipment to the power-line electromagnetic interference / Z.M. Gizatullin, R.M. Gizatullin // Journal of Communications Technology and Electronics. - 2016. - Vol.61. - P. 546-550.

59. Волков С. Проблема электростатического разряда и современные методы защиты интегральных схем от него. Часть 1 / С. Волков, А. Ефишин, С. Морозов и другие // Рынок микроэлектроники. - 2007. - №. 7. - С. 40-49.

60. Neacsu O. Modelling and analysis the current pulse associated with electrostatic discharges / O. Neacsu, O. Beniuga, S. Ursache et al // 2012 International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering. - 2012. - P. 585-590.

61. Cerri G. ESD indirect coupling modeling / G. Cerri, R. De Leo, V.M. Primiani // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. - 1996. - Vol. 38, no. 3. - P. 274-281.

62. Berghe S.V. Study of ESD signal entry through coaxial cable shields / S.V. Berghe, D. De Zutter // Journal of Electrostatics. - 1998. - Vol. 44, no. 3-4. - P. 135-148.

63. Asimakopoulou F. Parameter determination of Heidler's equation for the ESD current / F. Asimakopoulou, G.P. Fotis, I.F. Gonos et al // 15th Int. Symp. on High-Voltage Engineering. - Slovenia, 2007. - P. 208.

64. Murota N. Determination of characteristics of the discharge current by the human charge model ESD simulator // Electronics and Communications in Japan (Part I: Communications). - 1997. - Vol. 80, no. 10. - P. 49-57.

65. Chundru R. Characterization of human metal ESD reference event and correlation of generator parameters to failure levels / R. Chundru, D. Pommerenke, K. Wang et al // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. - 2004. - Vol. 46, no. 4. - P. 498-504.

66. Fujiwara O. Equivalent circuit modeling of discharge current injected in contact with an ESD-gun / O. Fujiwara, H. Tanaka, Y. Yamanaka // Electrical Engineering in Japan. - 2004. - Vol. 149, no. 1. - P. 8-14.

67. Heidler H. Analytische Blitzstromfunktion zur LEMP Berechnung // 18th Int. Conf. Lightning Protection. - Munich, Germany, 1985. - P. 63-66.

68. Songlin S. A new analytical expression of current waveform in standard IEC61000-4-2 / S. Songlin, B. Zengjun, T. Minghong // High power laser and particle beams. - 2003. -Vol. 15, no. 5. - P. 464-466.

69. Keenan R.K. Some fundamental aspects of ESD testing / R.K. Keenan, L.A. Rosi // IEEE Int. Symp. on Electromagn. Compat. - 1991. - P. 236-241.

70. Yuan Z. New mathematical descriptions of ESD current waveform based on the polynomial of pulse function / Z. Yuan, T. Li, J. He et al // /IEEE Trans. on Electromagn. Compat. -2006. - Vol. 48, no. 3. - P. 589-591.

71. Katsivelis P. Estimation of parameters for the electrostatic discharge current equation with real human discharge events reference using genetic algorithms / P. Katsivelis, I. Gonos, I. Stathopulos // Measurement Science and Technology. - 2010. - Vol. 21, no. 10. -P. 105703.

72. Wang K. Four order electrostatic discharge circuit model and its simulation / K. Wang, J. Wang, X. Wang // Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science. -2012. - Vol. 10, no. 8. - P. 2006-2012.

73. Caniggia S. Circuit and numerical modeling of electrostatic discharge generators / S. Caniggia, F. Maradei // IEEE Trans. on Industry Applications. - 2006. - Vol. 42, no. 6. -P.1350-1357.

74. Takada T. Circuit/electromagnetic hybrid simulation of electrostatic discharge in contact discharge mode / T. Takada, T. Sekine, H. Asai // Int. Symp. on Electromagn. Compat. -Rome, Italy, 2012. - P. 1-6.

75. Yoshida T. A study on system level ESD stress simulation using circuit simulator / T. Yoshida, N. Masui // Asia-Pacific Symp. on Electromagn. Compat. - Melbourne, Australia, 2013. - P. 1-4.

76. Zhou Y. A circuit model of electrostatic discharge generators for ESD and EMC spice simulation / Y. Zhou, J.J. Hajjar // IEEE Int. Conf. on Electron Devices and Solid-State Circuits. - Chengdu, China, 2014. - P. 1-2.

77. Wang K. Numerical modeling of electrostatic discharge generators / K. Wang, D. Pommerenke, R. Chundru et al // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. - 2003. -Vol. 45, no. 2. - P. 258-271.

78. Yousaf J. Efficient circuit and an EM model of an electrostatic discharge generator / J. Yousaf, M. Park, H. Lee et al// IEEE Trans. on Electromagn. Compat. - 2018. - Vol. 60, no. 4. - P. 1078-1086.

79. Lin H-N., Ko B-N., Lin J., Ho T-H. Establishment of ESD generator model for transient susceptibility analysis from chip to system level // Joint Int. Symp. on Electromagn. Compat. - Sapporo, Japan, 2019. - P. 209-212.

80. Xiu Y. S-parameter based modeling of system-level ESD test bed / Y. Xiu, N. Thomson, R. Mertens et al // 37th Electrical Overstress/Electrostatic Discharge Symp. - Reno, USA, 2015. - P. 1-10.

81. Huang Y., Wu T. Numerical and experimental investigation of noise coupling perturbed by ESD currents on printed circuit boards / Y.S. Huang, T.L. Wu // IEEE Symp. on Electromagn. Compat. - Boston, UK, 2003. - Vol. 1. - P. 43-47.

82. Кириллов В.Ю. Исследование эффективности экранирования гибких материалов при воздействии импульсных излучаемых помех, создаваемых электростатическими разрядами / В.Ю. Кириллов, М.М. Томилин // Технологии электромагнитной совместимости. - 2010. - № 2(33). - С. 65-66.

83. IEC 61967-3. Integrated circuits - Measurement of electromagnetic emissions. - Part 3: Measurement of radiated emissions. - Surface scan method. - 2014. - 73 p.

84. IEC 61000-4-21-2011. Electromagnetic compatibility (EMC). - Part 4-21: Testing and measurement techniques - Reverberation chamber test methods. - 2011. - 224 p.

85. Crawford M.L. Generation of standard EM fields using TEM transmission cell // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. - 1974. - No. 4. - P. 189-195.

86. IEC 61967-2:2005. Integrated circuits - Measurement of electromagnetic emissions, 150 kHz to 1 GHz - Part 2: Measurement of radiated emissions - TEM cell and wideband TEM cell method. First Edit. - 2005. - 43 p.

87. IEC 62132-2:2010. Integrated circuits - Measurement of electromagnetic immunity. Part 2: Measurement of radiated immunity - TEM cell and wideband TEM cell method. First Edit. - 2010. - 49 p.

88. Demakov A.V Measurement of Microcontroller Radiated Emissions at Different Operation Modes / A.V. Demakov, A.V. Osintsev, V.A. Semenjuk et al //IEEE 22th Int. Conf. of Young Professionals in Electron Devices and Materials. - IEEE, 2021. - P. 193-197.

89. Демаков А.В. Разработка TEM-камеры для испытаний интегральных схем на электромагнитную совместимость / А.В. Демаков, М.Е Комнатнов // Доклады ТУСУР.

- 2018. - №1 (21). - С. 52-56.

90. Demakov A.V. TEM cell for Testing Lowprofile Integrated Circuits for EMC / A.V. Demakov, M.E. Komnatnov // 21th Int. Conf. of Young Professionals in Electron Devices and Materials - 2020. - P. 154-158.

91. Soohoo K. Erratic nature of product ESD immunity testing investigated using a dual TEM cell / K. Soohoo, A. Rybak, M. Wielgos // 17th Int. Zurich Symp. on Electromagn. Compat.

- Zurich, Switzerland, 2006. - P. 453-456.

92. Воршевский А.А. Обеспечение электромагнитной совместимости морской техники при возникновении электростатических разрядов / А.А. Воршевский, Е.С. Гришаков // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2020. - № 1. - С. 106-114.

93. Кобзев А.В. Многозонная импульсная модуляция // Новосибирск: Наука. - 1979. -304 с.

94. Анисимова Т.В. Инверторы с многозонной модуляцией / Т.В. Анисимова,

A.Н. Данилина // Электронный журнал «Труды МАИ». - 2012. - № 52. - С. 1-15.

95. Tsytovich L.I. Multi-zone integrating regulator to control the electric drives with parallel regulation channels / L.I. Tsytovich, O.G. Brylina, E.V. Shapkina et al // Procedia Engineering. - 2015. - Vol. 129. - P. 615-623.

96. Hosseini S.H. An attempt to improve output voltage quality of developed multi-level inverter topology by increasing the number of levels / S.H. Hosseini, K. Varesi, J.F. Ardashir et al //9th Int. Conf. on Electrical and Electronics Engineering. - 2015. -P. 665-669.

97. Sujanarko B. Improved voltage of cascaded inverters using sine quantization progression /

B. Sujanarko, M. Ashari, M.H. Purnomo // TELKOMNIKA (Telecommunication Computing Electronics and Control). - 2010. - Vol. 8, no. 2. - P. 123-130.

98. Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи // М.: Энергоатомиздат. - 1986. - 377 c.

99. Гейтенко Е.Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчет. Учебное пособие // М.: СОЛОН-ПРЕСС. - 2008. - 450 c.

100. Белов Г.А Структурные и схемные динамические моделиимпульсных преобразователей / Г.А. Белов, А.А. Павлова, А.В. Серебрянников // Вестник Чувашского университета. - 2008. - №2. - С. 138-151.

101. Кобзев А.В. Энергетическая электроника: Учебное пособие. / А.В. Кобзев, Б.И. Коновалов, В.Д. Семенов // Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования. - 2010. - 164 c.

102. Найвельт Г.С. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры / Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.И. Хусоинов и другие// М.: Радио и связь. - 1985. -576 c.

103. Liao J. Design of low-ripple and fast-response DC filters in DC distribution networks / J. Liao, N. Zhou, Q. Wang // Energies. - 2018. - Vol. 11, no. 11. - P. 3128.

104. Riba J.R. Parameter identification of dc-dc converters under steady-state and transient conditions based on white-box models / J.R. Riba, M. Moreno-Eguilaz, S. Bogarra // Electronics. - 2018. - Vol. 7, no. 12. - P. 393.

105. Liu Y. Reliability-oriented optimization of the LC filter in a buck DC-DC converter / Y. Liu, M. Huang, H. Wang et al //IEEE Trans. on Power Electronics. - 2016. - Vol. 32, no. 8. - P. 6323-6337.

106. Pyakuryal S. Filter design for AC to DC converter / S. Pyakuryal, M. Matin // Int. Refereed Journal of Engineering and Science. - 2013. - Vol. 2, no. 6. - P. 42-49.

107. Григораш О.В. Методика расчёта фильтров статических преобразователей электроэнергии / О.В. Григораш, О.Я. Ивановский, А.С. Туаев // Научный журнал КубГАУ. - 2017. - № 133. - C. 850-860.

108. Коршунов А.А. Динамический расчёт стабилизированного понижающего преобразователя напряжения постоянного тока // Силовая электроника. - 2005. -№ 5. - C. 88-91.

109. Рентюк В. Проблема оптимального выбора комбинации входных и выходных конденсаторов для подавления пульсаций и помех DC/DC-преобразователей. Часть 2 // Компоненты и технологии. - 2016. - №11. - С. 92-98.

110. Stefan K. Design and Application Considerations of Input Filter to reduce Conducted Emissions caused by DC/DC converter // Input Filter for DCDC Converter. - 2020. P. 1-7.

111. Коршунов А.А. Динамический расчёт стабилизированного понижающего преобразователя напряжения постоянного тока // Силовая электроника. - 2005. -№ 3. - C. 88-91.

112. Geng X. DC Characteristic Analysis of Three-Phase LC Filter- Uncontrollable Rectifier Using Circuit DQ Transformation / X. Geng, X.J. Yang, Z. Zhang et al // WSEAS Trans. on Systems and Control. - 2011. - Vol. 6. - Р. 314-324.

113. Drozdova A.A. Analyzing the Сapacitance Coupling of Electrodes with a Solder Layer on the Transistor Footprint / A.A. Drozdova, I.I. Nikolaev, M.E. Komnatnov // 2023 IEEE 24th Int. Conf. of Young Professionals in Electron Devices and Materials. - Novosibirsk, Russia, 2023. - P. 300-303.

114. Абрамова К.Н. Влияние расстояние между проводниками, расположенных на разных слоях печатной платы на матрицу ёмкостей / К.Н. Абрамова, А.А. Дроздова, Т.И. Третьяков // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР. - 2023. - № 12. - С. 33-37.

115. Abramova K.N. Influence of conductor arrangement on different layers of the printed circuit board under its exposure to electrostatic discharge / K.N. Abramova, A.A. Drozdova, M.E. Komnatnov // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). - 2024. - P. 331-336.

116. Дроздова А.А. Модели и методы воздействия электростатического разряда, применяемые при моделировании, проектировании и испытаниях радиоэлектронных средств / А.А. Дроздова, М.Е. Комнатнов // Системы управления, связи и безопасности. - 2023. - №. 3. - С. 44-70.

117. Дроздова А.А. Моделирование воздействия электростатического разряда на транзистор с учётом ёмкости посадочного места / А.А. Дроздова, И.И. Николаев // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР. - 2022. - № 1-1. - С. 198-201.

118. Дроздова А.А. Воздействие электростатического разряда на транзистор с учётом ёмкости посадочного места / А.А. Дроздова, И.И. Николаев, М.Е. Комнатнов // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). -2022. - №2. - С. 47-52.

119. Tretyakov T.I. A Software Designed to Generate Transistor Models with Interconnections / T.I. Tretyakov, I.I. Nikolayev, A.A Drozdova // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). - 2024. - P. 326-330.

120. Николаев И.И. Паразитная ёмкость посадочного места с учётом припоя на электродах транзистора / И.И. Николаев, А.А. Дроздова // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР. - 2022. - № 1-1. - С. 230-234.

121. Дроздова А.А. Влияние ёмкости посадочного места транзистора на его устойчивость к воздействию электростатического разряда / А.А. Дроздова, И.И. Николаев, М.Е. Комнатнов // Журнал радиоэлектроники. - 2023. - №. 1.

122. Drozdova A.A. Evaluating the Level of Electromagnetic Interference Generated by the ESD Source in the TEM-Cell / A.A. Drozdova, M.E. Komnatnov // 2022 Int. Siberian Conf. on Control and Communications. - 2022. - P. 1-7.

123. Drozdova A.A. Closed-form model for calculating the current induced by the TEM-cell center conductor / A.A. Drozdova, M.E. Komnatnov // 2024 IEEE 24th Int. Conf. of Young Professionals in Electron Devices and Materials. - Novosibirsk, Russia, 2023. - P. 420-423.

124. Дроздова А.А. Оценка уровня наведенного тока на испытуемый объект в ТЕМ-камере при воздействии на её вход электростатического разряда / А.А. Дроздова, М.Е. Комнатнов // Доклады ТУСУР. - 2022. - №4(25). - С. 28-36.

125. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018611481. TALGAT 2017 / Газизов Т.Р., Мелкозеров А.О., Газизов Т.Т., Комнатнов М.Е. и др. Заявка № 2017663209. Дата поступления 13.12.2017. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 02.02.2018.

126. IRFZ46NPbF, HEXFET Power MOSFET [Электронный реcурc]. - Режим доступа: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRFZ46N-DataSheet-v01_01-EN.pdf?fileId=5546d462533600a40153563b734b2220, свободный (дата обращения 26.09.2021).

127. IRFZ46NPbF, HEXFET Power MOSFET [Электронный реcурc]. - Режим доступа: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRFZ46N-DataSheet-v01_01-EN.pdf?fileId=5546d462533600a40153563b734b2220, свободный (дата обращения 26.09.2021).

128. Пат. на изобретение № 2759079 РФ. Коаксиальная камера для измерения эффективности электромагнитного экранирования радиопоглощающих материалов / А.В. Демаков, М.Е. Комнатнов, А.А. Иванов, И.И. Николаев, Т.Р. Газизов. - Заявка № 2020131978; приоритет 29.09.2020; опубл. 09.11.2021; Бюл. №31.

129. Mangin C.H. Surface Mount Technology: The Future of Electronics Assembly / C.H. Mangin, S. McClelland, K. Rathmill // IFS. - 1990. - 276 p.

130. International rectifier. - ESD testing of MOS gated power transistors. Application note AN-986. - 1998. - 20 p.

131. Wilson P.F. Small aperture analysis of the dual TEM cell and an investigation of test object scattering in a single TEM cell / P.F. Wilson, M.T Ma // National bureau of standards. -1984. - 57 р.

132. Пат. на изобретение № 2759079 РФ. Коаксиальная камера для измерения эффективности электромагнитного экранирования радиопоглощающих материалов / А.В. Демаков, М.Е. Комнатнов, А.А. Иванов, И.И. Николаев, Т.Р. Газизов. - Заявка № 2020131978; приоритет 29.09.2020; опубл. 09.11.2021; Бюл. №31.

133. Пат. на изобретение № 2822924 РФ. Помехозащищенная силовая шина электропитания / М.Е. Комнатнов, А.А. Дроздова, И.И. Николаев, Т.Р. Газизов. -Заявка № 2024103349; приоритет 12.02.2024; опубл. 16.07.2024; Бюл. №20.

134. Пат. на изобретение № 2749558 РФ. Способ изготовления линии электропередачи со спиральным поперечным сечением и устройство на его основе / М.Е. Комнатнов, Т.Р. Газизов, И.И. Николаев, А.В. Демаков, А.А Дроздова. - Заявка № 2020131977; приоритет 29.09.2020; опубл. 15.06.2021; Бюл. №17.

135. Drozdova A. Quasi-static analysis of susceptibility of the spacecraft power bus bar to the effects of electrostatic discharge / A. Drozdova, M. Komnatnov // 16th Int. Conf. on Electronic Devices and Control Systems. - Tomsk, Russia, 2020. - Vol. 1862. - P. 012009.

136. Дроздова А.А. Квазистатический анализ восприимчивости к воздействию электростатического разряда силовой шины электропитания космического аппарата /

A.А. Дроздова, М.Е. Комнатнов // Электронные средства и системы управления. Материалы докладов Международной научно-практической конференции. - 2020. -№. 1-1. - С. 270-274.

137. Авдзейко В.И. Выявление перспективных способов преобразования параметров электрической энергии / В.И Авдзейко, В.И. Карнышев, А.А. Дроздова и другие // Журнал радиоэлектроники. - 2023. - №. 10.

138. Авдзейко В.И. Расчет выходных фильтров систем электропитания с многозонным регулированием / В.И Авдзейко, А.А. Дроздова, В.М. Рулевский, Д.Ю. Ляпунов // Электричество. - 2023. - №. 9. - С. 31-37.

139. Авдзейко В.И. Исследование воздействия дестабилизирующих факторов на параметры силовых элементов конверторов / В.И. Авдзейко, А.А. Дроздова,

B.М. Рулевский, Д.Ю. Ляпунов // Приборы и техника эксперимента. - 2024 (в печати).

140. Авдзейко В.И. Исследование возникновения прерывистых токов в конверторе с вольтодобавкой / В.И. Авдзейко, А.А. Дроздовой, В.М. Рулевского, Д.Ю. Ляпунова // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2024 (в печати).

141. Провод БС 35-1298 - описание, характеристики, расшифровка -Кабель.РФ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://cable.ru/cable/group-bs_35_129_description.php, свободный (дата обращения: 23.01.2024).

142. Провод МС 26-15 - описание, характеристики, расшифровка -Кабель.РФ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://cable.ru/cable/group-ms_26_15_description.php, свободный (дата обращения: 23.01.2024).

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

Копии актов о внедрении результатов диссертационной работы

АКТ

внедрения (использования) результатов диссертационной работы Дроздовом Анастасии Александровны

Настоящий акт подтверждает, что результаты диссертационной работы использованы в проектно-конструкторской деятельности Научно-исследовательского института Автоматики и электромеханики ТУСУР. при разработке системы электропитания телеуправляемого необитаемого подводного комплекса {СЭМ ТППК).

13 диссертационной работе исследованы и обоснованы преимущества СЭП постоянного тока с использованием принципов многозонного регулирования выходных параметров. Доказано,, что многозонное регулирование позволяет расширять диапазон регулирования при снижении маесогабаритных показателей, что является актуальным направлением совершенствования СЭП глубоководных аппаратов. Результаты диссертационных исследований направлены на повышение качества и сокращение сроков проектирования современных ТНПК, на улучшение энергоэффективности и маесогабаритных показателей

Результаты внедрялись при выполнении договора № 13/СЭП ТНПК/20 от 23.11.2020 г

СЭП.

Директор НИИ АЭМ, к.т.п.

Юдипцсв А.Г,

анализ погонной ёмкости и массы проводных отводов силовой шины электропитания (СШЭП);

анализ устойчивости и локализация максимума напряжения при воздействии электростатического разряда на проводные отводы и основание СШЭП;

экспериментальные исследования устойчивости к воздействию ЭСР лабораторного макета основания СШЭП.

Указанные результаты представлены в технических отчётах по прикладному научному исследованию «Теоретические и экспериментальные исследования по синтезу оптимальной сети высоковольтного электропитания для космических аппаратов» в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы», проект РРМЕР157417Х0172 2017-2020 гг.

Главный конструктор - начальник отделения проектирования и испытаний РЭА АО «РЕШЕТНЁВ»,

И.Н. Тульский

Начальник отдела АО «РЕШЕТНЁВ», к.т.н.

Начальник отдела АО «РЕШЕТНЁВ»

^-у--'-" С Б Сунцов

«УТВЕРЖДАЮ» Проректор по научной работе ЬацийМГАОУ ПО ТУСУРа

1\ к.т.н., доцент ._ А—ЛошиловА.Г, ¿frsxu^j 2024 г.

АКТ

внедрения (использования) результатов диссертационной работы Дроздовой Анастасии Александровны

Мтл, нижеподписавшиеся, заведующий кафедрой телевидения и управления (ТУ), д.т.н. Газизов Т Р., руководитель НИР по гранту РНФ №23-29-0403, д.т.н. Рудепский В.М., руководитель госзадания FEWM-2022-0001, д.т.н. Заболоцкий A.M. и руководитель НИР по грантам РИФ №19-79-10162, PI 1Ф №19-79-10162-11 и подпроекта № Пр2023-Наука СЧ/СП2/Б/1 Ra п рамках проекта «Приоритет 2030», к.т.н. Комнатиов М.Е. настоящим актом подтверждаем факт использования при выполнении указанных НИР результатов диссертационной работы Дроздовой A.A.

В НИР по гранту РНФ № 23-29-0403 использованы следующие результаты:

1, Методика расчета выходных фильтров систем электропитания с многозонным регулированием.

2, Схемотехническая модель для анализа влияния дестабилизирующих воздействий па параметры конверторов с многозонным регулированием в цепях электропитания.

3, Результаты влияния дестабилизирующих воздействий на параметры конверторов с многозонным регулированием выходного напряжения в цепях электропитания,

В НИР по госзаданию FEWM-2022-0001 использованы следующие результаты:

1. Результаты обзора известных аналитических и схемотехнических моделей электростатического разряда.

2. Модели для автоматизированного создания источников тока по различным моделям электростатического разряда.

В НИР по грантам РНФ №19-79-10162 и РНФ №19-79-10162-П использованы следующие результаты;

1. Аналитические, квазистатические, схемотехнические модели для оценки устойчивости электронных компонентов к воздействию электростатического разряда.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

Копии охранных документов на результаты интеллектуальной деятельности

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(справочное) Индивидуальные достижения

рэтусур

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

TUSUR UNIVERSITY

Международная науч но- п ра ктическая конференция

«ЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕД И СИСТЕМЫ УПРАВ,1Ш

ДИПЛОМ III СТЕПЕНИ

Анастасия Александровна

Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления»

18 - 20 ноября 2020 г., г. Томск

Секция 12. Электромагнитная совместимость

награждается

Дроздова

за лучшим доклад на

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО О БР А ЗОВАН И Я РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННО! БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЙ •ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ.

ПОБЕДИТЕЛЯ КОНКУРСА

«ЛУЧШИЕ ВЫПУСКНИКИ ТУСУР»

ДРОЗДОВА Анастасия Александровна

Магистр

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

РЕШЕНИЕМ КОНКУРСНОЙ КОМИССИИ ПО ПОДВЕДЕНИЮ ИТОГОВ КОНКУРСА

«ЛУЧШИЕ ВЫПУСКНИКИ ТУСУР»

)ТОКОЛ ОТ 24 ИЮНЯ 2021 ГОДА)

Ректор Томского госуд систем управления и р

л